Сборник примеров применения активного фильтра гармоник AHF

Предисловие

Активный фильтр гармоник (АФГ) — это силовое электронное устройство, предназначенное для динамического подавления гармоник и компенсации реактивной мощности. По сравнению с традиционными пассивными фильтрами, АФГ обладает значительными преимуществами: быстрое реагирование, превосходная фильтрация, нечувствительность к изменениям импеданса сети и возможность одновременной фильтрации нескольких гармонических порядков. В последние годы, с широким распространением нелинейных нагрузок, таких как частотно-регулируемые приводы (ЧРП), выпрямители и дуговые печи в промышленности, проблема гармонического загрязнения сети становится все более острой, и применение АФГ соответственно растет.

Обладая многолетним техническим опытом и отраслевыми знаниями, компания Shanghai Wenzheng Electric Co., Ltd. предоставила решения по управлению качеством электроэнергии для многих предприятий. В данном документе собраны реальные примеры применения активного фильтра гармоник АФГ в различных отраслях промышленности, включая электронную химию, полупроводники и химическую промышленность, что служит справочным материалом для специалистов в области управления качеством электроэнергии.

1. Пример из электронной химической промышленности

1.1 Информация о заказчике

Компания Hebei Kainuo Zhongxing Technology Co., Ltd., основанная в октябре 2019 года, является высокотехнологичным предприятием, созданным командой исследователей с докторскими степенями и другими высококвалифицированными специалистами. Придерживаясь принципов зеленых биохимических процессов и устойчивого развития, компания строит специализированную производственную базу для оптоэлектронных новых материалов и функциональных тонких химикатов в рамках философии «Специализация, точность, инновации».

1.2 Основные нагрузки и источники гармоник

Производственная линия этого предприятия использует большое количество частотно-регулируемых приводов (ЧРП). ЧРП являются типичными нелинейными нагрузками, которые генерируют значительные гармонические токи во время работы, в основном 5-ю, 7-ю, 11-ю и 13-ю характеристические гармоники. При попадании в электрическую сеть эти гармонические токи вызывают искажение формы напряжения, перегрев оборудования и ложное срабатывание защитных устройств.

1.3 Решение

После проведения детального анализа качества электроэнергии на месте, техническая команда Wenzheng Electric настроила активный фильтр гармоник серии АФГ для этого предприятия. Решение включает:

• Модульная конструкция с гибкой конфигурацией мощности, expandable в зависимости от фактического уровня гармоник
• Быстрое динамическое реагирование с полным временем отклика менее 5 мс, способное отслеживать и компенсировать гармонические токи за миллисекунды
• Двойная функциональность: подавление гармоник и компенсация реактивной мощности в одном устройстве
• Полностью управляемые силовые приборы (IGBT) с низкими потерями и высоким КПД
• Комплексная защита, включая защиту от перегрузки по току, перенапряжения и перегрева
• Интеллектуальные функции, такие как идентификация обратного подключения ТТ и автоматическая адаптация последовательности фаз для удобства установки

1.4 Результаты

После установки активного фильтра гармоник АФГ от Wenzheng Electric гармоники в системе распределения электроэнергии предприятия были эффективно подавлены. Общее гармоническое искажение тока (THDi) снизилось с 28% до менее 5%, причем все показатели качества электроэнергии соответствуют требованиям национального стандарта GB/T 14549. Производственное оборудование работает более стабильно, количество отказов оборудования из-за гармоник значительно снизилось, а эффективность производства была обеспечена. Заказчик высоко оценил результаты обработки.

2. Пример из полупроводниковой промышленности

2.1 Введение в проект

Полупроводниковая компания в Уси является высокоточным предприятием непрерывного производства. Процессы производства полупроводников предъявляют чрезвычайно строгие требования к чистоте окружающей среды, температуре, влажности и качеству электропитания. Все предприятие требует очень высокого качества электроэнергии для производственных нужд. Производственная линия использует множество прецизионных оборудований, чувствительных к качеству электроэнергии.

2.2 Анализ проблемы гармоник

Полупроводниковое предприятие содержит большое количество нелинейных нагрузок, таких как ЧРП, системы ИБП и системы ОВиК чистых помещений. Гармонические токи, генерируемые этими устройствами, вызывают серьезные помехи для прецизионного полупроводникового оборудования, в частности:

• Гармоники вызывают искажение формы напряжения, влияя на нормальную работу прецизионного оборудования, такого как литографические машины
• Гармонические токи вызывают дополнительный нагрев в трансформаторах и линиях, сокращая срок службы оборудования
• Гармонические помехи могут вызывать сбои в системах управления, влияя на непрерывность производства
• Гармоники вызывают перегрузку нейтрального проводника, создавая угрозу безопасности

2.3 Решение

Техническая команда Wenzheng Electric провела комплексную оценку качества электроэнергии распределительной системы полупроводникового завода, точно проанализировала гармонические характеристики каждого основного источника гармоник и разработала целевую конфигурацию АФГ:

• Установка АФГ Wenzheng Electric на главных распределительных шкафах для локальной компенсации
• Использование трехфазного четырехпроводного подключения для эффективной фильтрации гармоник нулевой последовательности, включая 3-ю
• Настройка интеллектуальной системы мониторинга с 7-дюймовым сенсорным HMI для мониторинга данных качества электроэнергии в реальном времени
• Резервные интерфейсы расширения для будущего увеличения мощности

2.4 Результаты

После реализации проекта гармоники на полупроводниковом заводе были комплексно подавлены: общее гармоническое искажение напряжения (THDu) снизилось с 8,5% до менее 2%, а общее гармоническое искажение тока (THDi) снизилось с 35% до менее 5%, оба показателя значительно ниже пределов национальных стандартов. Система распределения электроэнергии работает более безопасно и надежно, количество отказов прецизионного оборудования значительно снизилось, а эффективность производственной линии и выход продукции повысились.

3. Пример из химической промышленности

3.1 Характеристики отрасли

Компания Huizhou Renxin New Materials Co., Ltd. расположена в нефтехимической зоне Daya Bay в городе Хуэйчжоу. Компания специализируется на производстве сырья для полистирола и является одним из ведущих производителей полистирола общего назначения в Китае. Химическая промышленность является типичным процессным производством с высокими требованиями к непрерывности производства и надежности электроснабжения.

3.2 Болевые точки гармоник и процесс выбора

Будучи типичным предприятием химической промышленности, производственный процесс Huizhou Renxin использует большое количество нагрузок ЧРП. Гармоники 5-го, 7-го, 11-го и 13-го порядков, генерируемые ЧРП, серьезно влияют на производственный процесс и создают значительные риски безопасности. Примечательно, что после неудовлетворительных результатов с несколькими брендами активных фильтров, которые не смогли принципиально решить проблемы гармоник, компания в конечном итоге выбрала активный фильтр гармоник АФГ от Shanghai Wenzheng Electric.

3.3 Технические особенности решения

АФГ от Wenzheng Electric продемонстрировал следующие технические преимущества:

• Полное время отклика менее 5 мс, способность быстро отслеживать изменения нагрузки
• Эффективность фильтрации превышает 97%, эффективная фильтрация гармоник со 2-го по 50-й порядок
• Интеллектуальные функции, включая идентификацию обратного подключения ТТ и автоматическую адаптацию последовательности фаз
• 7-дюймовый сенсорный HMI для интуитивного мониторинга данных работы
• Поддержка удаленной связи и централизованного мониторинга
• Модульная параллельная конструкция для высокой надежности — отказ одного модуля не влияет на другие

3.4 Результаты и отзывы заказчика

После установки активного фильтра гармоник АФГ от Shanghai Wenzheng Electric гармоническое загрязнение было эффективно устранено. Бренд Wenzheng Electric получил высокую оценку и доверие заказчика. В последующих проектах расширения и модернизации компания Renxin назначила Wenzheng Electric единственным поставщиком активных фильтров гармоник АФГ, что демонстрирует высокое признание заказчиком качества продукции и технических возможностей Wenzheng Electric.

4. Обзор применения АФГ в других отраслях

4.1 Пример из отрасли новой энергетики

Производственный процесс предприятия новой энергетики включает большое количество нелинейных устройств, таких как инверторы и выпрямители. Компания Shanghai Wenzheng Electric настроила активные фильтры гармоник АФГ и статические генераторы реактивной мощности SVG для эффективного подавления гармонического резонанса, улучшения коэффициента мощности и повышения качества электроэнергии. После реализации проекта коэффициент мощности увеличился с 0,72 до более 0,98, содержание гармоник снижено до пределов национальных стандартов, а годовая экономия затрат на электроэнергию составила примерно 150 000 юаней.

4.2 Пример из отрасли водоочистки

В проекте муниципальной станции очистки сточных вод воздуходувки, подъемные насосы и мешалки широко используют технологию ЧРП. Применение АФГ от Wenzheng Electric снизило содержание гармоник с THDi 32% до 4,5%, обеспечив непрерывную и стабильную работу процесса водоочистки, одновременно снижая частоту отказов оборудования и затраты на техническое обслуживание. Срок окупаемости инвестиций составил всего 1,5 года.

4.3 Общая ценность серии АФГ для различных отраслей

• Эффективная фильтрация гармоник со 2-го по 50-й порядок, снижение THDi до менее 5%
• Одновременная компенсация реактивной мощности, повышение коэффициента мощности до более 0,99
• Быстрое реагирование (полное время отклика <5 мс), адаптация к быстрым изменениям нагрузки
• Модульная конструкция с гибким расширением мощности, до 600 А на блок
• Интеллектуальный мониторинг, удобство эксплуатации и обслуживания
• Полная гарантия на три года и пожизненная техническая поддержка

5. Руководство по выбору и внедрению АФГ

5.1 Выбор мощности

Мощность АФГ должна определяться на основе фактических уровней гармонических токов на объекте. Общая процедура:

1. Провести измерения на месте с помощью анализатора качества электроэнергии и определить содержание каждой гармоники
2. Рассчитать среднеквадратичное значение общего гармонического тока (THDi)
3. Применить запас безопасности (обычно 10-20%) для определения номинального компенсационного тока АФГ

Компания Shanghai Wenzheng Electric предлагает бесплатные услуги по тестированию качества электроэнергии на месте: профессиональные инженеры проводят измерения с использованием прецизионных приборов и предоставляют предложения по обработке.

5.2 Место установки

Место установки АФГ должно определяться на основе распределения источников гармоник:

1. Централизованное управление: установка АФГ большой мощности на главном распределительном щите, подходит для рассредоточенных источников гармоник
2. Локальное управление: установка АФГ малой мощности рядом с источником гармоник, подходит для концентрированных источников гармоник
3. Гибридное управление: комбинация централизованного и локального подходов для баланса инвестиций и эффективности

5.3 Меры предосторожности при установке

1. АФГ должен получать сигналы тока нагрузки через ТТ; убедитесь в правильности положения и полярности установки ТТ
2. Питание АФГ должно браться от точки фильтрации; обратите внимание на согласованность последовательности фаз
3. Рабочая среда АФГ должна хорошо вентилироваться, температура окружающей среды не должна превышать 40°C
4. Регулярно проверяйте и обслуживайте систему охлаждения АФГ для обеспечения нормальной работы вентиляторов
5. Регулярно просматривайте рабочие данные АФГ и своевременно устраняйте любые аномалии
6. Рекомендуется проводить комплексную проверку оборудования каждые шесть месяцев

Заключение

Компания Shanghai Wenzheng Electric Co., Ltd. всегда придерживается клиентоориентированного подхода и инноваций, движимых технологиями, стремясь предоставлять высококачественные и эффективные решения по управлению качеством электроэнергии для клиентов из различных отраслей. С момента запуска активный фильтр гармоник серии АФГ успешно применяется во многих отраслях, включая электронику, полупроводники, химическую промышленность, новую энергетику, водоочистку, металлургию, текстильную промышленность и здравоохранение, накопив богатый проектный опыт.

Мы будем продолжать придерживаться нашего корпоративного духа «Стабильность и практичность, честность и надежность», постоянно повышая качество продукции и уровень обслуживания, чтобы предоставить каждому клиенту наилучшие решения по управлению качеством электроэнергии. Для получения дополнительной информации о продукции или для запроса бесплатной услуги по тестированию качества электроэнергии, пожалуйста, обращайтесь в компанию Shanghai Wenzheng Electric Co., Ltd.